24. Методи отримання пігментів і наповнювачів.

При изготовлении пигментов и напол­нителей часто основным является получение не химических соединений, а технических продуктов, как правило, переменного состава, с опреде­ленной микро- и макроструктурой (кристаллическая модификация, дис­персность). Большое влияние на свойства пигментов и наполни­телей оказывают и различного рода примеси, которые во многих случаях специально вводят в них.

Высокодисперсные порошки, к которым относятся пигменты и напол­нители, можно получать двумя методами - конденсационным и дисперси­онным.

Конденсационный метод основан на выпадении из пересыщенных растворов или паров кристаллов пигментов или наполнителей, обра­зующихся в результате ионных или окислительных реакций. Чаще всего пигменты и наполнители получают из пересыщенных водных растворов, которые образуются при сливании двух или более исход­ных растворов солей, кислот или оснований.

При этом протекают ионные реакции, обменного разложения между кислотой и солью, между двумя солями, между солью и водой ( гидролиз), а также окислительно-восстановительные. Равновесие всех этих реакциях сдвинуто в сторону образования про­дуктов реакции (пигментов, наполнителей), т.к. , последние нераствори­мы в воде. Химическая реакция и выделение новой фазы могут проте­кать раздельно. В других случаях оба эти процесса так тесно связаны, что разделить их невозможно.

Выделение новой фазы связано с процессами кристаллизации, знание закономерностей которых необходимо для получения продукта с определенными заданными свойствами. Процесс фазового превращения можно разделить на три кинетические стадии:

• образование зародышей;

• рост зародышей до макроскопических кристаллов

• агрегация двух или нескольких кристаллов с образованием более крупных частиц.

Во многих случаях пигменты и наполнители получают при прев­ращении одного твердого вещества в другое в твердой фазе. Эти реакции формально также разделяются на стадии образования зародышей и их роста. Основной особенностью этих процессов является то, что протекают они при высоких температурах ( 400-1000°С) на поверхности реагирующих веществ. Поэтому необходим хороший контакт между этими веществами, что достигается их тонким измельчением и тщательной гомогенизацией. Для твердофазных процессов наиболее характерными являются реакции разложения и реакции между двумя и более твердыми веществами.

Дисперсионный метод получения пигментов (и особенно наполни­телей) состоит в механическом измельчении продуктов природного происхождения. В зависимости от размера частиц получаемого материала различают три вида измельчения: грубое ( 100-1000 мкм), среднее ( 10-100 мкм) и тонкое ( менее 10 мкм). Сверхтонким из­мельчением ( микронизацией) называют процесс получения пигментов, и наполнителей, содержащих частицы с размером менее I мкм в количестве не менее 90 мас.% и частиц с размером меньше 5 мкм в коли­честве не менее 95 мас.%. При полном отсутствии частиц размером более 10 мкм. измельчение проводят обычно последовательно на машинах выбор которых определяется свойствами и назначением пигмента. Для облегчения процесса измельчения и устранения возможности обратной агрегации процесс проводят в присутствии смачивающей жидкости.

Различают четыре технологических способа, производства пигментов и наполнителей, в основу которых положены рассмотрение конденсацион­ный и дисперсионный методы их получения: способ осаждения, термиче­ский способ, комбинированный и механический. Кроме того, для произ­водств некоторых пигментов, например, свинцовых белил, применяют электрохимический способ.

Способ осаждения широко используется в производстве для полу­чения пигментов и наполнителей, представляющих собой самые различные по составу соли. В основе этого способа лежит конденсационный метод получения высокодисперсных порошков из пересыщенных водных растворов. Основными операциями технологического процесса являются: приготовле­ние исходных растворов и их очистка; осаждение пигмента или наполни­теля; его вызревание; отделение продукта от маточного раствора; от­мывка продукта от водорастворимых примесей; сушка и измельчение.

Термический способ предусматривает окисление металла в паровой фазе и расплаве, или получение пигмента в твердой фазе. Первый ва­риант используется главным образом при получении оксидов цинка и свинца.

Второй вариант применяют для получения целого ряда пигментов, представляющих собой оксиды или соли металлов. Основными операциями технологического процесса в этом случае является: приготовление исходной шихты; ее термическая обработка; отмывка полученного пигмента от водорастворимых примесей; сушка и измельчение пигмента.

комбинированный способ ( осадочно-прокалочный) состоит из двух основных стадий: выделение осадка и его термической обработки. Выде­ление осадка проводят по технологическому процессу получения пигмен­тов ( наполнителей) способом осаждения, а термическую обработку осадка - по аналогии с получением пигмента в твердой фазе.

Механический способ используется для получения пигментов и наполнителей природного происхождения. В основе его лежит дисперсионный метод измельчения. Основными операциями технологического процесса являются: добыча руды, ее обогащение, размол, измельчение до заданных размеров частиц. Измельчение, как правило_, проводят в присутствии смачиваюшей жидкости. В отдельных случаях технологический процесс включает дополнительные операции, например, термическую обра­ботку.